隨著幹細胞技術的發展,人類已經培育出人工骨骼、人工心臟瓣膜、人造血管等多種人體組織。再生醫學正逐漸滿足患者「哪裡壞調換哪裡」的健康需求,悄然改變著醫療格局。
近日,《Science》雜誌又報導了該領域的一項重大成果。
脫落的牙齒可以再長,斷裂的骨頭能夠重生……一直以來人類都有一個夢想:希望有一天能夠實現身體組織和器官的再生,從而讓「長生不老」的神話變為現實。今天,隨著幹細胞技術的飛速發展,人類再生的夢想正在變為可能。
01
幹細胞技術令再生不是夢
幹細胞是一類具有自我更新、自我複製功能的細胞。事實上,人體之所以有一定的再生能力,主要是靠著成體幹細胞。比如,表皮的再生、血細胞的換新、頭髮指甲的生長之類。
關於再生醫學中的成體幹細胞的研究,最早始於20世紀60年代對造血幹細胞的研究,造血幹細胞目前為止是應用得最成熟的成體幹細胞,可應用於治療多種血液系統惡性腫瘤、某些實體瘤、某些自身免疫性疾病和某些遺傳病。
之後,人們又發現了對皮膚的修復和再生至關重要的上皮幹細胞、在神經組織中起重要作用的神經幹細胞等。目前,科學家們已經成功探索了牙齒、骨骼、胃等器官的再生,相信隨著研究的不斷深入,更多的人體器官可以得到再生。
02
幹細胞再生牙齒
從人體尿液中提取穩定的多能幹細胞,並成功在小鼠體內培育出了人類的再生牙齒,這些曾經被人們認為是科幻電影的情節在實驗室中變為現實。
中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院研究員裴端卿領導的研究組,成功利用志願者尿液衍生的誘導多能幹細胞獲得再生牙齒,這是科學家首次利用人誘導多能幹細胞獲得成型的再生器官。
據了解,裴端卿領導的研究組通過人鼠組織嵌合的培養體系證實了人尿液多能幹細胞可被用於構建再生牙齒。這些牙樣結構具有人牙齒的正常結構,與正常人牙也存在相似的理化性質,包括硬度、彈性模量和化學組成成分。
03
幹細胞再生膝蓋軟骨
澳大利亞醫學家用幹細胞再生受損的膝蓋軟骨,希望以此避免關節置換和其他手術,在世界上尚屬首次。
這項研究分為2個獨立的試驗,共70名患者,雖然試驗結果尚未全部公布,但已經公布的部分結果表明:三分之二的人膝關節疼痛和活動受限程度減半,有一半人關節疼痛減少了四分之三,並且膝關節功能有了很大的改善。
26歲的患者Ollie Thursfield的膝蓋有十年之久的縫隙, 13歲時一側膝關節惡化,雖然接受了6次手術,但他仍不能夠走完一條路。在參加試驗6個月後,MRI圖像顯示他的關節軟骨竟然再生了!目前他正期待能進一步的改善。
Julien Freitag博士說:「關節炎沒有繼續惡化讓人倍感興奮,看到一些人身上軟骨的逆轉和再生更令人難以置信!」他還說:「幹細胞療法可能在多領域成為一場醫學革命。」
04
幹細胞再生卵子
作為生殖研究的一部分,科學家們一直致力於實現用幹細胞製造人類卵子的目標,從而讓不能自然生產卵子的女性可以通過另一途徑製造卵子。但無疑,實現這一「有違」自然規律的道路漫長而艱難。研究人員同時面臨著倫理和生物兩方面的挑戰。
日本一直是幹細胞技術領域的領跑者,2012年和2016年先後有山中伸彌、大隅良典兩位醫學家獲得諾貝爾醫學獎。
最近,又一來自日本的研究小組利用人類幹細胞成功在人造小鼠卵巢內獲得人類卵原細胞,這無疑是人造卵子的又一裡程碑式成果!
在發表於《Science》上題為「Generation of human oogonia from induced pluripotent stem cells in vitro」的研究中,該小組描述了他們的工作及未來計劃。
過去的研究表明,用幹細胞製造小鼠卵細胞並使其與小鼠精子受精是可以實現的。這一成功表明在人類身上做同樣的事情或許也是可能的,但是迄今為止,還沒有人能夠成功。在這項新的努力中,日本的研究小組利用植入小鼠卵巢附近的人類幹細胞創造了卵子的前體。
根據研究人員報告,他們的工作開始於使用成熟的技術將人類血細胞轉化為多能幹細胞;接下來,他們用胚胎細胞製作了一個小鼠卵巢的近似模型;之後,他們將幹細胞放入人工小鼠卵巢中,讓它們孵育幾個月。
註解:多能幹細胞(Stem Cells)是一類具有自我更新、自我複製能力的多潛能細胞。在一定條件下,它可以分化成多種APSC多能細胞,多能幹細胞(Ps)具有分化出多種細胞組織的潛能,但失去了發育成完整個體的能力,發育潛能受到一定的限制。
他們報告說,最終,幹細胞在不同的生長階段成長為具有卵母細胞特異性的物質——人類卵子的前體。他們計劃繼續研究,希望讓卵原細胞發育成卵子。同時,他們也計劃以此方法來創造精子。
需要強調的是,用幹細胞製造卵子始終面臨著倫理問題。儘管科學家利用這種技術打開了人類健康需求的大門,讓患者有朝一日可從任何人的皮膚、血液以及其他生物材料中創造卵子。但與此同時,未來人類或許也面臨人造卵子泛濫的狀況。